CN110728876A - 一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统，包括教学实训云平台、教师端、学生端、虚拟交互设备。所述教学实训云平台依托于云服务器用于教学资源的存储、管理及数据访问，包括课程管理、VR资源库管理、实训系统三个主要模块；所述教师端和学生端与云平台都是通过网络实现资源共享及课程信息的同步；所述教师端与所述学生端之间通过网络实现数据无线双向传输；所述虚拟交互设备是作为学生端、教师端内容交互的教学载体。本发明教学实训系统借助云平台搭载庞大的轨道车辆VR资源库，实现了专业教学资源的智能管理及共享，同时学习方式多样且内容表达方式直观易懂，能充分调动学生学习积极性。
Description
技术领域
本发明涉及教学信息化领域，具体是一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统。
背景技术
随着高铁的迅速发展，科学信息技术的不断提升，提高专业人才培养质量变得极为关键，而高校作为人才培养的主要基地，其教学方式方法及资源的不足将直接影响人才培养质量的提升。目前课堂多媒体教学成为学生获取知识的主要途径，其内容仅局限于文字、图片、视频等偏抽象的表现形式，对于机械结构、原理及检修拆装流程不能进行直观、立体的深刻剖析和详细介绍；另外由于现场实训操作极为困难且危险系数高，而传统实训教室所拥有的教具结构过度简化，同时机械模型采购成本较高，实训期间学生很少有动手实践操作的机会。进而导致学生对专业知识理解困难，学习兴趣及学习效率难以得到提高，无法满足实践教学要求。因此，如何充分利用现有信息技术丰富教学内容表现形式，提供多样教学互动形式，丰富课堂、课后学习资源，进而加强轨道车辆专业人才的教学培养质量变得极为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统。
为实现本发明目的，采用如下技术方案：
一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统，包括教学实训云平台、教师端、学生端、虚拟交互设备；教学实训云平台依托云服务器用于教学资源的存储、管理及数据访问，包括课程管理、VR资源库管理、实训系统三个主要模块；教师端和学生端与云平台都是通过网络实现资源共享及课程信息的同步，其中学生端无法直接上传资源至云平台；教师端与学生端之间通过网络实现数据无线双向传输；虚拟交互设备是作为学生端、教师端内容交互的教学载体。
进一步地，所述虚拟交互设备包括计算机、VR设备和移动终端，其中计算机通过网络连接教学实训云平台时作为本地服务器用于教师进行课程设计及管理；通过电缆传输线与VR设备连接时作为学生进行沉浸式虚拟实训体验的处理器及显示器。所述计算机搭载的VR-ppt模块融合了2D/3D格式的模型文件、传统多媒体文件、2D/3D交互交互功能，教师可借助于云平台资源自主编辑VR资源及交互功能的ppt用于教学。
进一步地，所述移动终端是教师、学生端操作的移动载体设备，用于搭载VR课程内容体系并实现课程内容管理、通信交互、模式管理和智能互动，教师可通过APP登陆云账号同步教学资源信息、课堂管理及课后答疑，学生可通过APP登陆云账号以获取教学实训云平台资源，也可通过扫描由计算机系统动态生成的二维码以获取教师储发布在云服务器中的相应VR资源，对3D模型进行剖视、旋转、拆装等交互操作，实现轨道车辆的3D教学。
本发明有益效果在于：所提供的一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统借助云平台搭载庞大的轨道车辆VR资源库，实现了专业教学资源的智能管理及共享。能够更好的帮助教师了解学生学习情况，丰富课堂及课后学习方式，帮助学生利用碎片化时间对知识点的学习，极大促进学生学习的积极性。通过构建集学、练、考一体的三维数字化实训系统，配合虚拟交互设备实现虚拟空间和现实间的交互操作，达到与现实实训一致的操作体验。同时减少了购买教学设备的耗资和降低了实训现场学习的风险。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
实施例：
结合图1所示，本发明提供一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统，包括教学实训云平台、教师端、学生端、虚拟交互设备。所述教师端和学生端与云平台间的信息传递都是通过无线网络双向传输，教师端通过网络可上传资源文件，也可访问、下载、管理云平台资源以及向学生端推送消息、资源；学生端通过网络单向获取云平台资源、学习任务，但能够通过无线网络向教师端提交学习情况并发送反馈信息。
教学实训云平台依托于云服务器同时支持多个计算机和移动终端在线访问，包括课程管理、VR资源库管理、实训系统三个主要模块。其中VR资源库具体是一系列按知识点划分的、可交互的、涵盖相关知识点介绍的基于三维模型的教学课件，模型经Unity 3D编辑处理后打包发布至WebGL，再将其部署至所述教学实训云平台的VR资源库管理模块中实现资源集中管理及用户的无线访问操作。而实训系统则是根据课程体系设计的一整套集学、练、考一体的实训操作，用户根据所配套的VR硬件设备在线选择相应的教学系统或下载所需的实训系统格式至计算机进行交互操作。
虚拟交互设备包括计算机、VR设备和移动终端，在进行数据访问时分别链接到不同的接口进行数据转化，对应着云平台VR资源的三种交互方式，计算机访问时对应的3D模型交互是通过鼠标、键盘。 VR设备则是通过手中的数据手柄、头戴式的3D头盔以及语音识别进行虚拟空间内的移动、旋转、拆装等交互操作。而移动终端访问时对应的VR资源交互操作方式是通过手指触摸屏、语音识别实现。3D资源的交互操作方式通过专业的虚拟开发软件Unity 3D进行设计，然后分别发布成兼容计算机、移动终端及VR设备的格式部署至云平台供用户访问。
计算机通过网络连接教学实训云平台时作为本地服务器用于教师进行课程设计及管理，可在线或离线操作，在线时直接登陆网络云平台账号，在部署的网页平台上进行操作；而离线时则需要下载安装VR-ppt插件，其具体是一款能够兼容VR资源文件和常见多媒体文件格式的插件，在云平台下载后安装至本地计算机后以插件形式嵌入PowerPoint中，教师利用该插件可在幻灯片中导入可交互的3D模型、动画以及传统的视频、音频、图片等，制作并发布上传智能多媒体互动教学与考核系统和方法功能丰富、内容表现多样的VR-ppt，在课堂授课中兼容传统多媒体实现放映，教师通过鼠标、键盘、触屏等与VR-ppt中的3D模型互动，完成3D模型的旋转、缩放、剖视、更改材质等操作，以更为详细且直观的表达教学内容。
通过电缆传输线与VR设备连接时作为学生进行沉浸式虚拟实训体验的处理器及显示器。
VR设备包含定位基站、3D头显、数据控制手柄及固定支架，其中通过数据电缆与教师计算机相连的3D头显将呈现与计算机相同的画面，且场景更迭频率大于60帧/秒以获得沉浸的体验。而定位基站利用为3D头显提供现实人体坐标以实现虚拟场景中的人物定位，数据手柄可检测到虚拟场景中为物件添加的碰撞器，并实时将数据坐标、动作的交互信息反馈至教师计算机，教师计算机经过系统后台程序计算处理后将数据信息转换成虚拟系统场景内的人物移动距离及与虚拟物体的交互后呈现的动作反馈。
移动终端是教师、学生端操作的移动载体设备，以APP形式搭建整个VR课程功能体系，通过触屏等交互方式链接教学实训云平台，实现课程内容管理、通信交互、模式管理和智能互动等功能。教师通过APP登陆云账号同步教学资源信息、课堂管理及课后答疑；学生可通过APP登陆云账号以获取教学实训云平台资源，也可通过扫描由计算机系统动态生成的二维码以获取教师储发布在云服务器中的相应VR资源，进行剖视、旋转、拆装等交互操作，实现轨道车辆的3D教学。
Claims (3)
1.一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统，其特征在于，包括教学实训云平台、教师端、学生端、虚拟交互设备；所述教学实训云平台依托云服务器用于教学资源的存储、管理及数据访问，包括课程管理、VR资源库管理、实训系统三个主要模块；所述教师端和学生端与云平台都是通过网络实现资源共享及课程信息的同步，其中学生端无法直接上传资源至云平台；所述教师端与所述学生端之间通过网络实现数据无线双向传输；所述虚拟交互设备是作为学生端、教师端内容交互的教学载体。
2.根据权利要求1所述的一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统，其特征在于，所述虚拟交互设备包括计算机、VR设备和移动终端，其中计算机通过网络连接教学实训云平台时作为本地服务器用于教师进行课程设计及管理；通过电缆传输线与VR设备连接时作为学生进行沉浸式虚拟实训体验的处理器及显示器，所述计算机搭载的离线VR-ppt模块融合了2D/3D格式的模型文件、传统多媒体文件、2D/3D交互功能，教师可借助于云平台资源制作兼容VR资源及交互功能的ppt用于教学。
3.根据权利要求2所述的一种基于云平台开发的轨道车辆虚拟教学实训系统，其特征在于，所述移动终端是教师、学生端操作的移动载体设备，用于搭载VR课程内容体系并实现课程内容管理、通信交互、模式管理和智能互动，教师可通过APP登陆云账号同步教学资源信息、课堂管理及课后答疑，学生可通过APP登陆云账号以获取教学实训云平台资源，也可通过扫描由计算机系统动态生成的二维码以获取教师储发布在云服务器中的相应VR资源，进行剖视、旋转、拆装等交互操作，实现轨道车辆的3D教学。
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